鈑金與成型-其它典型成形教學(xué)教材

鈑金與成型-其它典型成形

管端擴口時，管壁沿圓周切向受拉伸，在管端頭為最大，其應(yīng)變?yōu)椋嚎梢?，擴口系數(shù)愈小，管端的變形程度愈大。當(dāng)管端邊緣材料瀕于拉裂時，此刻的擴口系數(shù)即達到極限值，用表示。成形力計算：

擴口成形兩種失穩(wěn)：1）變形區(qū)發(fā)生破裂；2）傳力區(qū)發(fā)生壓縮失穩(wěn)——起皺。前者為擴口成形極限變形條件，后者可通過適當(dāng)?shù)姆椒右苑婪丁６?、縮口通過縮口模具將圓筒形件或管形件敞口處直徑縮小的沖壓成形方法稱為縮口成形?？s口成形特點：變形區(qū)的材料受到顯著的切向壓縮，壁厚及高度增加，屬壓縮類成形。縮口成形一般可視作平面應(yīng)力狀態(tài)、三維應(yīng)變狀態(tài)，如圖所示?？s口成形過程與變形區(qū)和非變形區(qū)的失穩(wěn)條件有密切的關(guān)系，當(dāng)然與縮口力的大小有更直接的關(guān)系。

一次縮口的變形程度是有限的，主要的限制因素是傳力區(qū)筒壁在縮口壓力過大時，由于縱向失穩(wěn)而出線彎曲、環(huán)狀波紋、直徑墩粗或局部凹陷之類的變形；其次是變形區(qū)筒壁因受切向壓縮應(yīng)力作用，發(fā)生切向失穩(wěn)而起皺。縮口成形變形程度用縮口系數(shù)表示：當(dāng)凹模錐角及摩擦系數(shù)（材料與錐面間的摩擦）恒定時，縮口系數(shù)愈小，則所需的單位縮口力也就會愈大。管一次縮口變形程度受非變形區(qū)筒壁材料的屈服強度限制。當(dāng)時，非變形區(qū)筒壁已因塑性變形而失穩(wěn)。影響縮口成形的因素：1）材料塑性好，屈強比小，允許的縮口變形程度大；2）材料愈厚，愈不易塑性失穩(wěn)，有利縮口成形；3）采用內(nèi)支撐（模芯）模具結(jié)構(gòu)時，變形區(qū)材料在模芯的反力作用下貼著凹模成形，口部不易起皺；4）選最佳凹模錐角（52.5°）時，所需的縮口力最小，可提高縮口變形程度10--15%；5）錐面粗糙度值越低、潤滑條件越好，材料與錐面的摩擦阻力就小，對縮口成形有利。6、2下陷、壓印、校形一、下陷許多薄壁結(jié)構(gòu)中的骨架零件，在布局上是縱橫交錯，經(jīng)常會發(fā)生交叉搭接的現(xiàn)象。為保證外輪廓的光滑與流線，或者不使結(jié)構(gòu)件強度受到損害，通常在兩個零件的搭接處制成彎折型式，稱這種型式的變形為下陷，在飛機結(jié)構(gòu)中的框、肋、緣條與桁條連接時，通常取這種型式。

下陷成形時，材料在變形區(qū)內(nèi)的變形較為復(fù)雜。對于緣條來講可視作簡單的折彎，在變形區(qū)的角域承受著彎曲，在過渡段承受著拉伸，對于腹板面在變形區(qū)受到的是剪切變形。綜合作用的結(jié)果，外肩a處變形條件最為不佳，如果發(fā)生破壞的話，首先在這里產(chǎn)生裂紋。對下陷成形的變形程度通常用緣條面的相對拉伸應(yīng)變來衡量，即：

上式表明：下陷成形時其變形量主要取決于下陷的相對高度H/L值。相對高度H/L值愈大，變形程度也愈大。所以下陷成形變形程度又可用相對高度來表達。當(dāng)外肩部瀕于出現(xiàn)裂紋時，即意味著極限程度的到來。如令出現(xiàn)裂紋的條件是應(yīng)變量達到了材料的延伸率指標(biāo)，即：所以下陷成形時，極限相對高度為：

實際上，影響下陷成形順利進行的極限條件不僅是外肩處的破裂，同時還存在外肩處因失穩(wěn)而發(fā)生起皺的情況。其原因在于腹板面內(nèi)的摩擦力或剪切應(yīng)力誘導(dǎo)出的壓應(yīng)力致使材料失穩(wěn)而產(chǎn)生的。尤其當(dāng)材料壁厚較薄或腹板面積較大，剪切變形受阻，就更為突出。故通過實驗可給出彈、塑性失穩(wěn)的經(jīng)驗判斷式。

發(fā)生彈性失穩(wěn)時的條件：

發(fā)生塑性失穩(wěn)時的條件：其中：B、f--是由工具約束和材料情況而定的系數(shù)；E--為材料的彈性模量；

σcy--是彎曲失穩(wěn)的屈服應(yīng)力。二、壓印壓印是一種在坯料或制件表面上壓出圖案或文字的成形方法。此法廣泛用于硬幣、紀(jì)念幣、標(biāo)牌、餐具及鐘表等藝術(shù)性很強的制品上。壓印成形是屬于體積成形的范疇，成形過程主要是靠毛料體積的轉(zhuǎn)移，增大制件的表面積，即面積的增加是由毛料變薄實現(xiàn)的。對壓印成形來講，其材料體積的轉(zhuǎn)移量比之?dāng)D壓成形等要小得多，其表現(xiàn)是坯料的局部表層發(fā)生了較明顯的塑性流動。

一般來講，壓印是在封閉的模具內(nèi)進行的，以免金屬被擠到模具的型腔外，形成帶飛邊的制件。壓印成形變形程度是以控制壓印尺寸（模具型腔尺寸）和工藝性來實現(xiàn)的。從工藝角度講，變形部位應(yīng)避免尖角，凸起部分不能過高過窄。在壓印成形中，雖然金屬的流動量不大，但是為了得到清晰的花紋，使金屬材料的流動充分飽滿，所需的成形單位力很大，由經(jīng)驗公式計算。三、校平與整形是指使經(jīng)過各種基本成形工序后的零件局部或整體再產(chǎn)生不大的塑性變形，以消除平面度誤差和提高制件形狀及尺寸精度的沖壓成形方法叫校平與整形。沖壓件的形狀和尺寸精度常常靠最后的校平與整形工序來保證。因此，校平與整形工序在沖壓生產(chǎn)中有重要作用，應(yīng)用廣泛。

1、校平：校平工序多用于沖裁件，以消除拱彎造成的不平度。

對薄料，表面不允許有壓痕的制件，一般用鋼面校平模。對較厚制件，通常采用齒形校平模。校平的特點：校平指把不平整的制件在校平模內(nèi)壓平的校形工序。主要用于消除或減少沖裁件（特別是自由漏料）平面的平直度誤差。校平方法與校平模：1）光面校平模由上下兩塊光面模板組成。由于單位校形力小，校形效果較差，用于平直度要求不高或用軟金屬（鋁、軟鋼、軟黃銅）制成的小型零件的校形。2）齒面校平模用于零件平直度要求較高的情況。由于齒尖突出部分壓入毛坯表層一定深度，構(gòu)成較強的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，因而校形效果較好。齒形模有細齒和粗齒兩種，如圖5-25所示。用齒形模校平會在校平面上留下塑性變形的小網(wǎng)點，細齒模齒痕更明顯，因此對厚度較小的軟金屬零件只宜采用粗齒模校平。a.細齒b.粗齒齒形模加熱校平指把零件迭起來，用夾具壓緊成平直狀態(tài)，放入加熱爐內(nèi)加熱，因溫度升高而使屈服強度降低，回彈減小，從而校平零件的整形方法。加熱校平用于平直度要求高又不允許有壓痕的情況；當(dāng)零件尺寸較大時，也可采用加熱校平。校平力：校平工作行程不大，但校形力很大。校形力F用下式估算：

F=PA(N)式中F——單位校平壓力（Mpa）

A——校平面積（mm2）對于軟鋼和黃銅，p的取值范圍：在平直模上校平：p=（80--100）Mpa

在細齒模上校平：p=（100--200）Mpa

在粗齒模上校平：p=（200--300）Mpa整形：整形一般用于彎曲、拉深等成形工序之后。整形模具與一般成形模具相似，只是工作部分的定形尺寸精度高，粗糙度值要求更低，圓角半徑與間隙值都較小。整形時，必須根據(jù)制件形狀的特點和精度要求，而正確地選定產(chǎn)生塑性變形的部位、變形的大小和恰當(dāng)?shù)膽?yīng)力狀態(tài)。整形時要在壓力機下死點對材料進行鐓壓一下，應(yīng)選用精壓機或有過載保護裝置的剛度較好的機械壓力機。整形力按下式計算：

F=PA(N)式中F——整形的單位壓力（Mpa）

A——整形的投影面積（mm2）對敞開式制件整形：p=50--100（Mpa）對底面、側(cè)面減小圓角半徑的整形：p=150--200（Mpa）。彎曲件的整形彎曲件的整形方法有壓校和鐓校兩種。

壓校：如圖所示，整形效果一般。彎曲件的壓校

鐓校：如圖所示，鐓校前半成品的長度略大于零件長度，以保證校形時材料處于三向應(yīng)力狀態(tài)，鐓校后在材料厚度方向上壓應(yīng)力分布較均勻、回彈減小，從而能獲得較高的尺寸精度。但帶孔的零件和寬度不等的彎曲件不宜用鐓校整形。a.Z形件b.U形件c.V形件彎曲件的鐓校拉深件的整形

直壁拉深件筒壁整形時，常用變薄拉深的方法把模具間隙取小，一般為（0.9--0.95）t，而取較大的拉深系數(shù)，把最后一道的拉深與整形合為一道工序。對有凸緣的拉深件，小凸緣根部圓角半徑的整形要求外部向圓角部分補充材料。如圖b所示（h’：半成品高度：h:成品高度）從直壁部分獲得材料補充；如圖a所示，靠根部及附近材料變薄來補充材料。整形精度高，但變形部位材料伸長量不得大于2--5%，否則，校形時零件會破裂。5.3校形a.根部變薄補充材料b.直壁補充材料校平與整形的特點：1）校平與整形允許的變形量都很小，因此必須使坯件的形狀和尺寸相當(dāng)接近制件。校平與整形后制件精度較高，因而對模具成形部分的精度也相應(yīng)提高。2）校平與整形時，應(yīng)使坯件內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)有利于減少卸載過程中由于材料的彈